Устройство для измерения направления скважины Советский патент 1981 года по МПК E21B47/22 

I

.изобретение относится к горному делу и предназначается для измерения направления скважин во взрывоопасных средах.

Известен инклинометр, содержащий маятник, фиксирующее устройство, буссоль с реохордом и исполнительный механизм. Причем, в нем буссоль снабжена дополнительным исполнительаым механизмом, выполненным в виде взаимодействующих между собой клина со скобой, иглы, свободно установлент ной в канале, смещенном относительно оси вращения буссоли перпендикулярно оси магнитной стрелки, и прямоугольного рычага, свободный конец которого BxofjHT в отверстие на оси магнитной стрелки ХП).

Рассматриваеьа 1й известный инклинометр позволяет измерять направление скважин во взрывоопасных средах, однако заложенное методическое повыше-, ние точности измерений практичесдси не подтверждается из-за низкой надежности работы инструктивно сложных электромеханических механизмов фиксации маятника и магнитной стрелки буссоли, обусловленной высокой аварийностью их механических узлов и значительными электрическими потерями управляющих сигналов в проводниках.

Известно также устройство дпя измерения направления скважины, включающее поворотную рамку с грузом,

10 внутри которой на осях подвешен измерительный узел, содержащий магнитную стрелку и маятник с соответствуто1Щ1МИ шкалами, и механизм фиксации магнитной стрелки и маятника измеtsрительно о узла, состоящий из толкателя и захвата, взаимбдействуюищх с управляемым приводом

Это устройство также позволяет измерять направление скважин во взры30воопасных средах. При этом методическая точность измерения направления скважины ниже по сравнению с применением вышеописанного инклинометрааналога, однако суммарная точность измерения практически та. же, из-за noBbnneimH инструментальной точности измерений, .обусловленной повышением надежности работы механизма фиксации маятника и магнитной стрелки (црижати ее концов вместо прижатия центральной части). Несмотря на вышеперечисленные достоинства устройства прототипа при измерении направления скважин, он как и инклинометр-аналог обладает так же низкой надежностью работы механизма фиксации маятника и магнитной стрелки измерительного узла, обусловленной конструктивной сложностью механических узлов и наличием гидроударов в Гидроприводе механизма фиксации так как в качестве энергоносителя используется высоконапорный агент скважины. Целью изобретения является повышение надежности работы узла фиксации положения магнитной стрелки и маятника и упрощения его конструкции Поставленная цель достигается тем что устройство, содержащее поворотную рамку с грузом и измерительным узлом магнитную стрелку со шкалой, маятник со шкалой, толкатель и захват, снабжено пневмоаккумулятором с распределителем, а измерительный узел выполнен в виде шиннопневматической фрикционной муфты, в которой внутренняя полумуфта выполнена в виде маятника, а наружная полумуфта снабжена пневмокамерой, наружный торец которой имеет шкалу, при этом внутренняя полость пневмокамеры соединена через распределитель с пневмоаккумулятором а магнитная стрелка, снабженная шкалой и толкателем, установлена внутри внутренней полумуфты кинематически связанной с наружной полумуфтой. На фиг, 1 изображен общий вид предложенного устройства для измерения нарпавлещ1я скважины;;на фиг, 2 разрез А-А на фиг, 1. Устройство для .измерения направле ния скважины имеет цилиндрический ко пус 1, поворотную рамку 2 с грузом 3 установленную в корпусе посредством подшипников 4, и снабженную измерительными узлами 5, выполненными в ви де шиннопневматических фрикционных муфт, состоящих из внутренних полумуфт 6, выполненных в виде млятников с установленными внутри них магнитны ми стрелками 7 со шкалами 8 с элас4тичными кольцами и толкателями 9, кинематически взаимодействующими с наружными полумуфтами 10, снабженными пневмокамерами 11, по наружному торцу которых установлены шкалы угла наклона (на чертеже не показаны), а внутренние полости пн.евмокамер соединены трубопроводами 2 через управляемый посредством часового механизма 13 и винтовой пары 14 распределитель 15 с поршнем 16 с аккумулятором 17 вневмознергоносителя, снабженным ниппелем 18 и мембранным манометром 19, Устройство для измерения напрагления скважины работает следуюш 1м образом. Перед началом измерений в предлагаемом устройстве для измерения направления скважины снимается крьшка корпуса 1 и посредством ниппеля 18 заполняется аккумулятор 17 пневмоэнергоносителя (азотом или сжатым воздухом в зависимости от степени взрывоопасности среды измеряемой скважины) до заданного давления, определяемого посредством манометра 19, а затем заводится часовой механизм 13 и закрепляется крышка корпуса 1, затем устройство с разарретированными измерительными узлами 5 посредством бурового става с 5-ти метровым переходником из немагнитного материала доставляется на забой скважи1ш или посредством лебедки через заанкеренный на забое блок. Ход винтовой пары 14 подобран из условия несрабатывания распределителя 15 до момента окончательной доставки устройства на забой скважиньи За счет груза 3 рамка 2 посредством подшипников 4 устанавливается на забое скважины в положении перпендикулярном апсидальной плоскости, а за счет маятникового исполнения внутренних полумуфт 6 оси магнитных стрелок 7 с толкателями 9 устанавливаются вертикально. По истечении вьщержки времени срабатывания распределителя 15 его поршень 16, перемещаясь посредством винта, винтовой пары 14 и часового механизма, поочередно соединяет посредством трубопроводов 12 аккумулятор 17 с внутренними полостями пневмокамер 11 наружных полумуфт 10 измерительных узлов 5, Наполняясь, пневмокамеры 11 поочередно прижимают наружными полумуфтами 10 внутренние полумуфты 6, а посредством толкателей 9 - и магнитные срелки 7 к элластичным кольцам своих измерительных

узлов 5, так как длина корпуса распределителя 15 и расстояния между его соединительными каналами выбирается из условия необходимой выдержки времени фиксации измерительных узлов Затем устройство с зафиксированными измерительнь)ми узлами 5 извлекаете из скважины, снимается крьшка корпуса 1 и производится считывание углов наклона и азимута скважины в следующем порядке (азимут по делению шкал 8 против северных концов стрелок 7, а угол наклона против указателей шкал, установленных на торцах пневмокамер 1I наружных полумуфт 10 измерительных узлов 5). После считывания, информации об измеренных углах заводится часовой механизм 13 и одновременно с этим винт винтовой пары 14 и поршень 16 распредлителя 15 возвращаются в исходное положение, разарретируя тем самым измерительные узлы 5. Производится проверка давления пневмоэнергоносителя в аккумуляторе 17 посредством манометра 19, закрепляется крьшка корпуса 1, и операции по измерению углов, определяющих направление скважины, повторяются в порядке вьш еприведенной последовательности.

Выполнение измерительного узла в виде шиннопневматической фрикционной муфты позволяет повысить надежность работы механизма фиксации путем значительного упрощения его конструкции и, тем самым, уменьшить инструментальную погрешность измерения.

Кроме того, такое исполнение механизма фиксации позволяет его использовать для нескольких измерительных узлов и достичь требуемой точности измерений в каждой точке инклинометрии трассы скважины или обеспечить измерение направления скважины на заданных глубинах за одну посыпку устройства в скважину.

Формула изобретения

Устройство для измерения направления скважины, содержащее поворотную рамку с грузом, измерительный узел,

включающий магнитную стрелку и маятник со шкалами и механизм их фиксации, состоящий из толкателя и захвата, отличающееся тем, что, с целью повьш1ения его надежности,

оно снабжено пневмоаккумулятором с распределителем, а измерительный узел выполнен в виде шиннопневматической фрикционной муфты, имеющей внутреннюю полумуфту, выполненную в виде

маятника, и наружную полумуфту с пневмокамерой, при этом магнитная стрелка со шкалой и механизмом фиксации установлена внутри внутренней полумуфты, а толкатель кинематически связан с наружной полумуфтой.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 4442289, кл. Е 21 В 47/02, 1972.

2.Авторское свидетельство

№ 417613, КЛ.Е 21 В 47/022, 1970 (прототип).

5:$.

.

si

X